Como funciona uma impressora 3D? [A Beginner-Friendly Guide]

No mundo de hoje, parece que existe uma impressora 3D para tudo. De pequenos gadgets a casas inteiras, essas máquinas podem transformar quase todos os projetos em realidade.

Então, como funciona uma impressora 3D? Que técnicas utiliza? Quais materiais são necessários para impressão?

Vamos ver:

O que é uma impressora 3D?

Uma impressora 3D é uma máquina que usa processos aditivos para criar objetos tridimensionais a partir de desenhos assistidos por computador. O inventor japonês Hideo Kodama surgiu com esta tecnologia que remonta ao início dos anos 80.

Mas foi apenas no início de 2010 que se tornou popular por causa da acessibilidade. Ao contrário das versões anteriores, atualmente temos até impressoras portáteis.

A tecnologia de impressão 3D é usada principalmente nos campos de engenharia e fabricação. No entanto, está também a fazer o seu caminho para:

• Assistência médica: Tecnólogos biomédicos o usam para criar órgãos protéticos e imprimir medicamentos farmacêuticos.
• Construção e Construção: A tecnologia pode construir casas acessíveis, abrigos temporários e estruturas para resposta a emergências.
• Moda: Pode produzir sapatos e roupas sob demanda.
• Comida: Algumas empresas e restaurantes sofisticados o utilizam para preparar, vestir e decorar refeições. Sim, realmente.

Atualmente, a indústria de impressão digital 3D tem um tamanho de mercado de cerca de US$ 12 bilhões. E à medida que a tecnologia cresce, é provável que surjam mais aplicativos que mudam a vida.

Antes disso, vamos ver como funciona.

Como funciona uma impressora 3D?

Primeiro começa criando um modelo digital. Você pode fazer isso usando impressão 3D ou software de renderização.

Em seguida, o projeto passa por fatiamento, onde é dividido em milhares de camadas finas.

Então o processo real de impressão 3D começa!

Existem três técnicas:

Tipos de Técnicas 3D

Aqui está tudo sobre técnicas de impressão 3D e impressoras que você deve conhecer:

1. Modelagem de Deposição Fundida (FDM)

A modelagem de deposição fundida (FDM) é a mais comum Técnica de impressão 3D. Ele usa um filamento de material que é empurrado através de um bocal aquecido.

este derrete tornando mais fácil aplicar camada por camada para criar seu objeto. O plástico então endurece enquanto esfria, dando-lhe um produto tridimensional.

Existem dois tipos principais de impressoras FDM:

• Coordenada cartesiana: Para criar o objeto, o cabeçote de impressão deve se mover ao longo dos eixos X, Y e Z. Esta máquina é o tipo mais popular por ser barata, ultraportátil e ideal para iniciantes.
• Delta: Isso usa uma cabeça de impressora suspensa, suspensa no ar por três braços conectados à base. Estes movem a ponta para cima e para baixo conforme necessário para criar figuras. É um pouco mais caro e maior do que a primeira opção.

2. Jateamento de ligante

Jateamento de ligante usa um material em pó para criar objetos. Ele estabelece as camadas em uma plataforma de construção enquanto cuidadosamente vínculo eles usando um adesivo.

A vantagem desta tecnologia é que ela pode imprimir em várias cores e materiais. No lado negativo, leva mais tempo para imprimir e não cria itens resistentes como FDM.

O tamanho das máquinas é outra desvantagem deste processo de impressão digital 3D. Eles não são apenas enormes, mas também caros.

3. Deposição direta de energia

Esta técnica utiliza um feixe de laser de alta potência para derreter e depositar o material. Ao contrário do FDM, o cabeçote de impressão se move horizontalmente para cima para criar um produto.

É diferente de outros métodos porque pode imprimir com vários materiais e Ligas de metais. Mas as impressoras de deposição de energia direta são caras e relativamente lentas.

Este método é padrão para criar objetos grandes para fins comerciais. Você pode encontrar suas impressoras em indústrias como aeroespacial, naval, defesa, petróleo, gás, etc.

4. Jateamento de Materiais

O jateamento de material usa um cabeçote de impressão para depositar gotículas de materiais líquidos. É semelhante ao FDM, mas usa luz ultravioleta (UV) para solidificar camadas muito mais rápido.

Infelizmente, você só pode usar polímeros e ceras usando este método. Isso se deve à natureza complexa de liquefazer outros materiais potenciais.

As impressoras de jato de material também são algumas das máquinas 3D mais caras do mercado. Mas eles vêm em tamanhos diferentes, incluindo tipos compactos e de nível comercial.

5. Fotopolimerização

Este tipo convencional de tecnologia de impressão 3D usa radiação Uv para solidificar camadas de resina líquida. É composto por duas técnicas diferentes: estereolitografia (SLA) e Processamento de luz digital (DLP).

O primeiro emprega uma plataforma de construção que se move para cima e para baixo solidificando seções usando um Feixe UV. Em contraste, a segunda opção usa um projetor eletrônico para lançar micro-unidades de um objeto.

Ambos os métodos são super precisos e produzem produtos de alta qualidade. Mas às vezes eles são lentos e você só pode usar materiais fotopolímeros.

Embora as impressoras de fotopolimerização sejam caras, elas vêm em tamanhos compactos e grandes. Eles são comuns na indústria de manufatura devido à sua capacidade de criar projetos complexos.

6. Laminação de chapas

A laminação de folhas é um método único que une camadas finas de materiais para formar uma impressão tridimensional. A técnica compreende fabricação aditiva ultrassônica (UAM) e fabricação de objetos laminados (LOM).

Como o nome sugere, o primeiro método usa soldadura ultra-sónica para unir peças leves de metais. Diferentemente dela, a LOM emprega o fusão do revestido com adesivo materiais para criar itens.

Um adicional Usinagem de controle numérico computadorizado (CNC) é necessário fabricar as formas desejadas. Envolve a remoção de materiais indesejados para moldar diferentes designs.

Esta técnica é popular na produção de modelos e protótipos 3D. Os fabricantes também o usam para criar produtos de uso final e peças funcionais.

7. Sinterização a Laser

Esta técnica utiliza um laser que seletivamente derrete um material em pó em uma cama. Ele também alinha as camadas resultantes para corresponder ao perfil da seção transversal do seu objeto.

Existem três maneiras de fazer objetos impressos em 3D usando laminação de folha:

• Sinterização Seletiva a Laser (SLS): Este método de fusão em leito de pó usa um laser de CO2 para unir compostos de nylon. Ela constrói produtos a partir de vários materiais, incluindo plásticos e metais.
• Fusão Seletiva a Laser (SLM): É semelhante à primeira opção, mas usa um laser infravermelho próximo para derreter as camadas. Como resultado, você pode criar objetos quase perfeitos com essa técnica.
• Sinterização Direta a Laser de Metal (DMLS): Este método emprega um laser de fibra para fundir pequenas partículas de ligas metálicas. Pode produzir peças sólidas e funcionais a partir de uma ampla gama de materiais.

Os métodos acima são comuns na indústria de aço e cerâmica. Os fabricantes os usam para criar superligas com superfícies brilhantes e limpas.

Quais materiais as impressoras 3D usam?

As impressoras 3D usam uma ampla gama de materiais que incluem:

• Polímeros: Estas são as mais comuns de todas as substâncias. Eles incluem resinas, nylon, polietileno, policarbonato, etc. A maioria deles é leve, durável e econômica.
• Metais: Você também pode usar metais como alumínio, latão e aço inoxidável na impressão 3D. Esses materiais são bastante resistentes e ideais para a produção de peças de máquinas.
• Cerâmica: Algumas impressoras também podem criar objetos de argila, porcelana e vidro. Eles são adequados para fazer protótipos e modelos.
• Alimentos: Graças a esta tecnologia, você pode usá-lo para preparar refeições. Alguns exemplos de impressão 3D de alimentos incluem açúcar, chocolate, pizza, etc.
• Fibra de carbono: Este é um material forte e leve para uso na indústria aeroespacial. Ajuda a fabricar peças de aeronaves e componentes de satélites.
• Papel: Este material cria protótipos 3D realistas e com detalhes vívidos. É barato, ecológico e fácil de modelar.
• Nitinol: Esta substância ajuda a criar implantes médicos. É super elástico, mas altamente resistente à flexão.

Vamos agora passar para as vantagens e desvantagens de usar essa tecnologia.

impressao 3D — Prós e contras

Os prós e contras da impressão 3D são os seguintes:

Prós

As vantagens incluem:

• É acessível e fácil de começar: Você não precisa quebrar o banco para montar seu negócio. Você só precisa de um computador, o software certo e uma impressora 3D. Empresas estabelecidas podem usá-lo para cortar custos de prototipagem e construção de componentes.
• Maior exatidão e precisão: As impressoras 3D podem criar peças e componentes minúsculos, quase livres de erros.
• Maior liberdade de projeto: Você é livre para trabalhar e experimentar diferentes formas e tamanhos. Você pode criar qualquer coisa inimaginável sem se preocupar com o processo de fabricação.
• Aplicações versáteis: As impressoras 3D têm uma ampla gama de uso em diferentes indústrias. Eles incluem saúde, automóvel, aeroespacial, construção, educação, etc.
• Economia de tempo e eficiente: esta tecnologia pode ajudá-lo a economizar tempo. Depois de ter o modelo, pode levar algumas horas ou dias para criar o produto final.
• Menos resíduos: Os produtos exigem quantidades consideráveis ​​de materiais para serem concluídos, independentemente do processo de impressão 3D que você emprega. Isso é diferente dos métodos tradicionais que causam muito desperdício.

Contras

As desvantagens incluem:

• Compromisso com a qualidade: Os produtos feitos de impressão 3D não têm a durabilidade daqueles feitos com métodos tradicionais. O processo de aditivo camada por camada que emprega reduz a resistência do produto em 10 a 50%.
• Cores limitadas: A maioria das máquinas só pode imprimir em uma cor. Isso limita o número de aplicativos e produtos que você pode criar.
• Os modelos requerem pós-processamento: Alguns itens precisam de algum tipo de refinamento, como lixar, pintar e polir. Como tal, pode aumentar o custo e o tempo de produção.
• Difícil de escalar: A impressão 3D não é adequada para produtos de produção em massa. Requer centenas de máquinas que podem se tornar caras a longo prazo.
• Problemas de direitos autorais: Esta tecnologia torna mais fácil para os piratas falsificarem itens de outras empresas.
• Ameaça a segurança do emprego: À medida que essa tecnologia avança, ela pode substituir o trabalho humano, resultando em perda de empregos.
• Preocupações ambientais: A maioria dos materiais utilizados na impressão 3D não são biodegradáveis, o que expõe o meio ambiente à poluição.

Embrulhar

Uma impressora 3D cria um objeto tridimensional da vida real usando um arquivo digital. Ele constrói um item adicionando materiais camada por camada até que esteja completo.

No geral, a tecnologia está provando ser versátil e um salva-vidas. Tem infinitas aplicações potenciais em diferentes indústrias.

Desde a criação de implantes médicos até a fabricação de peças de automóveis, as possibilidades são infinitas!